專利名稱：利用農(nóng)林廢棄物制備生物質(zhì)成型燃料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生物質(zhì)燃料的利用方法,尤其涉及制備生物質(zhì)成型燃料(BiomassMoulding Fuel,簡稱 “BMF”)的方法。
背景技術(shù)：
生物質(zhì)燃料的原料來源于農(nóng)林廢棄物，如秸桿、鋸末、甘蔗渣、稻糠、樹皮等，屬于綠色能源，是國家政策鼓勵的燃料，具有以下幾點(diǎn)特性1.可實(shí)現(xiàn)溫室氣體C02生態(tài)“零”排放BMF的能量來自于其生長時對自然界C02的吸收，因此，BMF具有C02生態(tài)“零”排放的特點(diǎn)。2.典型的低碳綠色能源低碳能源BMF的燃燒以揮發(fā)份為主，其固定碳的含量為15%左右，是典型的低碳燃料；含硫量比柴油還低，僅為O. 05%，不需設(shè)置脫硫裝置就可實(shí)現(xiàn)S02的排放；灰份僅為I. 8%，是煤基燃料的1/10左右，設(shè)置簡單的除塵裝置就能實(shí)現(xiàn)粉塵排放達(dá)標(biāo)；BMF含氮量低，氧含量高，燃燒時生成較少的NOXt^.典型的循環(huán)經(jīng)濟(jì)項(xiàng)目BMF·來源于農(nóng)林廢棄物，原料分布廣泛多樣，含量大，成本低，循環(huán)生長，取之不盡，用之不竭，是典型的循環(huán)經(jīng)濟(jì)項(xiàng)目。目前由于不可再生能源的減少，保護(hù)自然生態(tài)環(huán)境意識的日益加強(qiáng)，我國對可再生的生物質(zhì)能源的利用也越來越重視。但現(xiàn)在的成型設(shè)備一般比較簡單，由于死角較大，弓丨起無用能耗大，成型部件磨損較快，生產(chǎn)效率低。工作中易出現(xiàn)輥輪和成型孔堵塞現(xiàn)象。且由于燃料濕度較大，不含黏結(jié)劑，易吸濕變形，不利于長期保存、運(yùn)輸和使用。由于成型機(jī)對原料的粒度和含水率要求較高，而成型設(shè)備自動化低、粉碎、干燥、進(jìn)料和包裝設(shè)備沒有形成配套的生產(chǎn)線,工作時原料往往達(dá)不到生產(chǎn)要求。如中國專利申請第200710063736. 3號所揭示的一種生物質(zhì)燃料及其制備方法和應(yīng)用，其提供的有機(jī)質(zhì)燃料主要由包括粘合劑和有機(jī)質(zhì)廢料或礦石燃料的原料制成，其中粘合劑通過將泔水除去非食用廢物后再高溫蒸煮進(jìn)行消毒，然后除去油脂和骨頭、魚刺等，將剩余的泔水渣物質(zhì)打漿進(jìn)行制備。又如中國專利申請第200810054563. 3號所揭示的一種利用農(nóng)業(yè)廢棄物制備成型燃料的方法，其技術(shù)方案是它以秸桿、鋸末、木屑、稻谷殼、甘蔗渣等農(nóng)業(yè)廢棄物和造紙廢液為原料，經(jīng)干燥、粉碎、混配、成型等步驟制備成型燃料。其以農(nóng)業(yè)廢棄物和造紙廢液這兩種廢物為原料制備生物質(zhì)燃料，既節(jié)省了原料成本，又減輕了污染排放。利用造紙廢液中一些物質(zhì)的粘合作用使造塊無需加熱，因而無加熱損耗，同時也減輕了由加熱引起的機(jī)械設(shè)備磨損和原料的熱能損耗。此外，造紙廢液中含有3 5%的堿性物質(zhì)，可使燃燒活性增強(qiáng)。但是，從上述現(xiàn)有技術(shù)所公開的內(nèi)容來看，目前提供的制備方法和設(shè)備不利于大批量生產(chǎn)一種便于長期保存、運(yùn)輸和使用的生物質(zhì)成型燃料。此外，上述現(xiàn)有技術(shù)也沒有考慮到成型部件磨損較快、生產(chǎn)效率低等問題。因此，急需提供一種減少設(shè)備損耗、降低成本、提高效率的環(huán)保生物質(zhì)成型燃料(BMF)的生產(chǎn)工藝和設(shè)備。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種便于長期保存、運(yùn)輸和使用的生物質(zhì)成型燃料的生物質(zhì)成型燃料制備方法。本發(fā)明的一種技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的一種生物質(zhì)成型燃料制備方法，其包括
(I)獲得粒度小于4mm且含水率在25%以下的生物質(zhì)原料顆粒；(2)從獲得的生物質(zhì)原料顆粒中分出至少一份生物質(zhì)原料顆粒，在包括至少一種配方的配方系統(tǒng)中選定一種用于這份生物質(zhì)原料顆粒的配方，并根據(jù)選定的配方按比例獲得對應(yīng)量的燃料添加劑；(3)將獲得的這份生物質(zhì)原料顆粒和獲得的對應(yīng)量的燃料添加劑進(jìn)行30 120秒的混合操作；以及，(4)將獲得的混合物制粒成型為直徑5 25毫米且長度是直徑的I 8倍優(yōu)選為I 3倍的成型燃料顆粒?？蛇x地，符合條件的生物質(zhì)原料顆?？梢蚤g接來自制備系統(tǒng)之外的其它場所(比如原料工廠)，或者，符合條件的生物質(zhì)原料顆?？梢酝ㄟ^系統(tǒng)設(shè)備從不符合條件的原材料 直接制取。優(yōu)選地，可以進(jìn)一步包括在對成型燃料顆粒進(jìn)行篩分后對成型燃料顆粒灌袋包裝或者將成型燃料顆粒輸送到成品散料倉。更優(yōu)選地，將成型顆粒提到冷卻器冷卻，冷卻后提到成品分級篩進(jìn)行篩分。冷卻后的溫度高于環(huán)境溫度5 10度即可。篩分后的顆粒成品含粉率小于5%。篩分出的不合格成型燃料顆粒直接返回到步驟(4)以重新制粒。其中，分出至少一份生物質(zhì)原料顆粒的操作、獲得對應(yīng)量的燃料添加劑的操作、混合操作以及制粒成型操作均可以通過控制系統(tǒng)自動完成?？蛇x地,至少部分生物質(zhì)原料顆?？梢允峭ㄟ^將粒度大于4_的農(nóng)林廢棄物送入粉碎機(jī)進(jìn)行粉碎而獲得，其中，粉碎機(jī)錘尖線速度> 88m/s，錘篩間隙< 12_?？蛇x地，至少部分生物質(zhì)原料顆粒是通過將含水率在25%以上的農(nóng)林廢棄物送入滾筒式烘干爐烘干而獲得，其中，烘干爐要求長度在10 16米，轉(zhuǎn)速在9 13轉(zhuǎn)/分鐘，烘干爐進(jìn)料處溫度350 430度，出料處溫度65 90度，烘干后的水份在10 % 18%。可選地，混合操作在混合機(jī)中完成，混合時間控制在45 90秒，混合均勻度cv< 11%。可選地，制粒成型操作是將混合操作后的混合物送入制粒機(jī)壓制成型，其中，制粒機(jī)的環(huán)模速度在3 9m/s。壓輥外徑與壓模內(nèi)徑比為O. 3 O. 475，據(jù)此來確定壓輥直徑。環(huán)模開孔率在25 35%，壓縮比5 8，環(huán)模工作面寬度8 18cm?？蛇x地，生物質(zhì)原料為包括秸桿、鋸末、甘蔗渣和/或稻糠在內(nèi)的農(nóng)林廢棄物。優(yōu)選地，燃料添加劑包括具有潤滑和助燃作用的油脂、用于減少NOx排放的固硫齊U、有助于燃燒的助燃劑以及有助于穩(wěn)定燃燒工況的固體氧化劑?？蛇x地，油脂可以選用適量的煤焦油、重油、植物油、生物質(zhì)液化油等。加入熱的油脂能夠便于與原料的混合，提高原料溫度，使原料軟化更容易成型，油脂本身也具有潤滑作用；在顆粒冷卻后起到粘結(jié)劑的作用，增強(qiáng)顆粒強(qiáng)度，并且還可以增強(qiáng)在儲運(yùn)過程中顆粒的防水性；在顆粒燃燒時，油脂起到助燃劑的作用?？蛇x地，固硫劑可以選用適量的生石灰、碳酸鈣等?？蛇x地，助燃劑可以選用適量的鎂菱土、硝酸鎂、氧化鎂、氧化鐵等可選地，固體氧化劑可以選用適量的高錳酸鉀、氯酸鉀等，氧化劑的加入可以使燃燒更充分，有效利用生物質(zhì)能源，降低煙塵污染和燃料成本。本發(fā)明利用收集的農(nóng)林廢棄物，首先將需要粉碎的物料通過粉碎使其達(dá)到工藝要求，然后將原料進(jìn)行干燥，干燥后的物料被提到配料倉，按照生產(chǎn)配方將各種原料按比例配制，然后混合，再制粒、冷卻、篩分，最后將成品顆粒進(jìn)行灌包或入散料倉。本發(fā)明采用中央集成控制系統(tǒng)，控制中心位于中控室。每臺設(shè)備均設(shè)有故障報(bào)警裝置，并且在安裝現(xiàn)場有維修安全開關(guān)。本發(fā)明涉及的各種參數(shù)本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以在合理的范圍內(nèi)選擇使用。本發(fā)明的有益效果是生物質(zhì)成型燃料是根據(jù)我國能源特別是油氣資源儲量、供應(yīng)能力，國際市場原油供應(yīng)情況、價格及發(fā)展趨勢，國家新能源政策，環(huán)保形勢與政策，將農(nóng)林廢棄物作為原材料，通過加入高效添加劑，經(jīng)過粉碎、擠壓、烘干等工藝，經(jīng)專用成型設(shè)備壓制成各種成型(如顆粒狀、棒狀等)，其能量密度較加工前要大十倍左右，便于貯運(yùn)，燃燒后排放的煙灰和S02遠(yuǎn)低于煤炭、石油等化石能源，是一種適合于工業(yè)鍋爐使用的高品位 燃料，可在各種BMF鍋爐直接燃燒的新型清潔燃料。以下結(jié)合附圖和實(shí)施例，來進(jìn)一步說明本發(fā)明，但本發(fā)明不局限于這些實(shí)施例，任何在本發(fā)明基本精神上的改進(jìn)或替代，仍屬于本發(fā)明權(quán)利要求書中所要求保護(hù)的范圍。


圖I為本發(fā)明生物質(zhì)成型燃料制備系統(tǒng)的示意圖。
具體實(shí)施例方式以下參照圖I對本發(fā)明的生物質(zhì)成型燃料制備方法進(jìn)行說明。本發(fā)明制備系統(tǒng)包括用于獲得生物質(zhì)原料顆粒的原料接收系統(tǒng)、用于選擇性對生物質(zhì)原料顆粒進(jìn)行烘干處理的烘干系統(tǒng)、用于根據(jù)選定配方對符合條件的生物質(zhì)原料顆粒和燃料添加劑進(jìn)行配料并混合處理的配料混合系統(tǒng)、用于對來自配料混合系統(tǒng)的混合物進(jìn)行制粒成型的制粒系統(tǒng)以及用于對來自制粒系統(tǒng)的生物質(zhì)成型燃料顆粒進(jìn)行包裝或儲備的包裝系統(tǒng)。實(shí)施例I原料接收系統(tǒng)粒度< 4mm(比如約2mm)的農(nóng)林廢棄物運(yùn)輸?shù)綇S后,不需要粉碎,現(xiàn)場工作人員給中控室發(fā)出一個信號，中控員開始啟動原料接收系統(tǒng)，由投料口 5處投入，并根據(jù)烘干倉料位器的顯示確定進(jìn)入的倉號，由分配器12進(jìn)行入烘干倉601、烘干倉602 ;并由后至前依次開啟初清篩10除雜質(zhì)，提升機(jī)8、刮板5、輸送，經(jīng)永磁筒11吸附鐵雜質(zhì)。提升機(jī)安裝有測速裝置，在中控室系統(tǒng)中安裝有失速報(bào)警裝置。對含水率不同的原料采用不同的處理A、水份在25%以上的農(nóng)林廢棄物需要直接烘干，進(jìn)烘干倉601及烘干倉602。B、如果暫時不烘干或烘干倉已滿則分配到輸送帶1，放入立筒倉501、立筒倉502存放。立筒倉的物料可通過刮板3輸出投入使用。在初清篩處設(shè)有脈沖除塵器39，粉塵可通過溜管進(jìn)入配料倉403。C、水份低于25%的農(nóng)林廢棄物不烘干時直接由分配器12進(jìn)入配料倉401。粒度> 3mm的農(nóng)林廢棄物經(jīng)粉碎機(jī)6粉碎，粉碎后的粒度要求< 3_，粉碎機(jī)錘尖線速度> 88m/s(比如約100m/s)，粉碎后的粒度要求< 3mm，錘篩間隙< 12mm(比如約IOmm);然后經(jīng)過刮板機(jī)7、提升機(jī)9運(yùn)送，再通過永磁筒24，利用三通分別進(jìn)入到烘干倉。如果粉碎后的農(nóng)林廢棄物不需要烘干，可經(jīng)過永磁筒25，由分配器18進(jìn)入配料倉。烘干系統(tǒng)烘干倉601、烘干倉602里的物料通過可變頻的喂料絞龍13進(jìn)入烘干機(jī)16進(jìn)行烘干，根據(jù)實(shí)時檢測的水份來調(diào)整絞龍13的喂料頻率。烘干爐要求長度在10 16米(比如約12米)，轉(zhuǎn)速在10 13r/min(比如約12r/min),烘干爐進(jìn)料處溫度350 430度(比如約400度)，出料處溫度65 90度(比如約70度)，烘干后的水份在8% 16% (比如約12% )之間。另外，風(fēng)機(jī)14吸附的粉料與烘干后的物料一起經(jīng)提升機(jī)15輸送。根據(jù)物料的性質(zhì)不同進(jìn)行以下不同的處理
A、對于未曾配料的物料，利用分配器17分別進(jìn)配料倉401、配料倉402、配料倉403，按照配方比例配料再制粒。B、對于已曾配料的物料，比如篩選出的不合格的成型燃料顆粒，不需要配料可以經(jīng)過刮板機(jī)39直接運(yùn)送到制粒倉301直接制粒。C、如果烘干后物料水份達(dá)不到要求，可以經(jīng)分配器17再返回到烘干倉602 (見圖I中A處)。配料混合系統(tǒng)本發(fā)明采用中央控制，配料倉出料均采用變頻喂料絞龍，例如，每批料可以設(shè)定為2噸，它可以包括大配料秤19、小配料秤20及小料添加21。將各種物料按選定的一種配方進(jìn)行配制，在小料添加處21添加高效添加劑(燃料添加劑)，同時安裝有除塵風(fēng)機(jī)。配料完畢放料到混合機(jī)22，按照不同原料及配方設(shè)定混合時間，比如，混合時間可以控制在45 90s(比如約70秒)，混合均勻度cv < 11% (比如約8 % )，混合完畢后，經(jīng)出料絞龍27、提升機(jī)23輸送提升，經(jīng)過永磁筒除鐵雜質(zhì)后進(jìn)入制粒倉301，準(zhǔn)備制粒成型。當(dāng)中控員在微機(jī)上輸入一種選定配方后，點(diǎn)配料啟動，配料程序開啟，可實(shí)行連續(xù)自動配料，中控員只需監(jiān)控即可。配料完畢后秤門會自動打開放料到混合機(jī)，放料完畢秤門關(guān)上后，混合時間開始計(jì)時，同時以上配制開始下一批，混合時間達(dá)到設(shè)定值自動放料制粒系統(tǒng)本實(shí)施例的制粒系統(tǒng)包括制粒機(jī)28、冷卻塔29、提升機(jī)30、分級篩31、絞龍32、分配器33等。獲得的顆粒直徑在5 25mm(比如約9mm)，顆粒長度是直徑的1-6倍(比如約3倍)。制粒機(jī)的環(huán)模速度在3-9m/s(比如約5m/s)。壓輥外徑與壓模內(nèi)徑比為O. 475，據(jù)此來確定壓輥直徑。冷卻后的溫度高于環(huán)境溫度5-10度即可。篩分后的顆粒成品含粉率小于5%。篩分的粉料可以通過溜管進(jìn)入制粒倉301。其中制粒后不合格的料可以經(jīng)過絞龍32輸送回制粒倉301，重新制粒。合格的顆粒通過分配器33進(jìn)入到成品倉201、成品倉202。包裝系統(tǒng)本發(fā)明采用全自動包裝系統(tǒng)，自動夾袋、自動稱量。需要袋裝的顆粒，利用打包秤34進(jìn)行包裝。
實(shí)施例2作為本發(fā)明的另一種方案，其它部分與實(shí)施例I相同，不同之處在于符合條件的生物質(zhì)原料顆粒間接來自制備系統(tǒng)之外的其它場所，比如原料工廠。對于不需要袋裝的顆粒，經(jīng)分配器33，再經(jīng)提升機(jī)35、輸送帶36分別進(jìn)入到散料 倉101、散料倉102。
權(quán)利要求
1.一種利用農(nóng)林廢棄物制備生物質(zhì)成型燃料的方法，包括 (1)獲得粒度小于4mm且含水率在25%以下的生物質(zhì)原料顆粒； (2)從獲得的所述生物質(zhì)原料顆粒中分出至少一份生物質(zhì)原料顆粒，在包括至少一種配方的配方系統(tǒng)中選定一種用于這份生物質(zhì)原料顆粒的配方，并根據(jù)所述選定的配方按比例獲得對應(yīng)量的燃料添加劑； (3)將獲得的這份生物質(zhì)原料顆粒和獲得的對應(yīng)量的燃料添加劑進(jìn)行30 120秒的混合操作；以及 (4)將獲得的混合物制粒成型為直徑5 25毫米且長度是直徑的I 8倍的成型燃料顆粒。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，進(jìn)一步包括在對成型燃料顆粒進(jìn)行篩分后對所述成型燃料顆粒灌袋包裝或者將所述成型燃料顆粒輸送到成品散料倉。
3.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述分出至少一份生物質(zhì)原料顆粒的操作、所述獲得對應(yīng)量的燃料添加劑的操作、所述混合操作以及所述制粒成型操作均通過控制系統(tǒng)自動完成。
4.如權(quán)利要求I 3之一所述的方法，其特征在于，至少部分所述生物質(zhì)原料顆粒是通過將粒度大于4mm的農(nóng)林廢棄物送入粉碎機(jī)進(jìn)行粉碎而獲得，其中，粉碎機(jī)錘尖線速度>88m/s,錘篩間隙< 12_。
5.如權(quán)利要求I 3之一所述的方法，其特征在于，至少部分所述生物質(zhì)原料顆粒是通過將含水率在25%以上的農(nóng)林廢棄物送入滾筒式烘干爐烘干而獲得，其中，烘干爐要求長度在10 16米，轉(zhuǎn)速在9 13轉(zhuǎn)/分鐘，烘干爐進(jìn)料處溫度350 430度，出料處溫度65 90度。
6.如權(quán)利要求I 3之一所述的方法，其特征在于，所述混合操作在混合機(jī)中完成，混合時間控制在45 90秒，混合均勻度cv < 11%。
7.如權(quán)利要求I 3之一所述的方法，其特征在于，所述制粒成型操作是將所述混合操作后的混合物送入制粒機(jī)壓制成型，其中，所述制粒機(jī)采用的環(huán)模的速度在3 9米/秒，所述制粒機(jī)采用的壓輥的外徑與所述環(huán)模的內(nèi)徑比為O. 3 O. 475，所述環(huán)模開孔率在25 35%。
8.如權(quán)利要求I 3之一所述的方法，其特征在于，所述生物質(zhì)原料為包括秸桿、鋸末、甘蔗渣和/或稻糠在內(nèi)的農(nóng)林廢棄物。
9.如權(quán)利要求I 3之一所述的方法，其特征在于，所述燃料添加劑包括具有潤滑和助燃作用的油脂、用于減少NOx排放的固硫劑、有助于燃燒的助燃劑以及有助于穩(wěn)定燃燒工況的固體氧化劑。
10.如權(quán)利要求I所述方法，其特征在于，實(shí)現(xiàn)該方法的制備系統(tǒng)包括用于獲得生物質(zhì)原料顆粒的原料接收系統(tǒng)、用于選擇性對生物質(zhì)原料顆粒進(jìn)行烘干處理的烘干系統(tǒng)、用于根據(jù)選定配方對符合條件的生物質(zhì)原料顆粒和燃料添加劑進(jìn)行配料并混合處理的配料混合系統(tǒng)、用于對來自配料混合系統(tǒng)的混合物進(jìn)行制粒成型的制粒系統(tǒng)以及用于對來自制粒系統(tǒng)的生物質(zhì)成型燃料顆粒進(jìn)行包裝或儲備的包裝系統(tǒng)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用農(nóng)林廢棄物制備生物質(zhì)成型燃料的方法，該方法包括獲得粒度小于4mm且含水率在25％以下的生物質(zhì)原料顆粒；從獲得的生物質(zhì)原料顆粒中分出至少一份生物質(zhì)原料顆粒，在包括至少一種配方的配方系統(tǒng)中選定一種用于這份生物質(zhì)原料顆粒的配方，并根據(jù)選定的配方按比例獲得對應(yīng)量的燃料添加劑；將獲得的這份生物質(zhì)原料顆粒和獲得的對應(yīng)量的燃料添加劑進(jìn)行30～120秒的混合操作；以及將獲得的混合物制粒成型為直徑5～25毫米且長度是直徑的1～8倍的成型燃料顆粒。本發(fā)明獲得的生物質(zhì)成型燃料是一種適合于工業(yè)鍋爐使用的高品位燃料，可在各種BMF鍋爐直接燃燒。
文檔編號C10L5/44GK102911758SQ201110218308
公開日2013年2月6日 申請日期2011年8月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月1日
發(fā)明者常厚春, 馬革, 郁家清, 張茂勇, 龔力, 任現(xiàn)坤, 張輝, 鄧勇生 申請人:蘇州迪森生物能源有限公司